物理：19.8《粒子和宇宙》PPT課件(新人教版_選修3-5)

第十九章原子核,第八節(jié)粒子和宇宙,比比誰(shuí)小,分子由_構(gòu)成，不同原子構(gòu)成_分子，相同原子構(gòu)成_分子。原子是由位于中心的_和核外高速旋轉(zhuǎn)的_構(gòu)成的。（電子帶_電，原子核帶_電）原子核是由_和_構(gòu)成的。（質(zhì)子帶_電，中子_電）質(zhì)子和中子都是由_組成的。,原子,化合物,單質(zhì),原子核,電子,負(fù),正,質(zhì)子,中子,不帶,夸克,正,一、“基本粒子”不基本,最開(kāi)始人們認(rèn)為光子、電子、中子、質(zhì)子是組成物質(zhì)的不可再分的最基本粒子后來(lái)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多不同新粒子而且質(zhì)子中子本身也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)所以，基本粒子不基本。,道爾頓（原子）,湯姆遜（電子）,盧瑟福（質(zhì)子）,查德威克（中子）,蓋爾曼（夸克）,發(fā)現(xiàn)各種微粒的科學(xué)家,二、發(fā)現(xiàn)新的粒子,1932年，發(fā)現(xiàn)正電子1937年，發(fā)現(xiàn)子1947年，發(fā)現(xiàn)了K介子和介子后來(lái)，還發(fā)現(xiàn)一些質(zhì)量比質(zhì)子大的粒子，叫做超子,反粒子：質(zhì)量、壽命、自旋等物理性質(zhì)與過(guò)去已發(fā)現(xiàn)的粒子相同，而電荷等其他性質(zhì)相反，這些粒子叫反粒子。例如，電子的反粒子是正電子，其電荷量與電子相同，但帶正電荷;反質(zhì)子電荷量與質(zhì)子相同，但帶負(fù)電荷。,按粒子與各種相互作用的不同關(guān)系，可分為：強(qiáng)子、輕子、媒介子,中微子是一種基本粒子，不帶電，質(zhì)量極小，幾乎不與其他物質(zhì)作用，在自然界廣泛存在。太陽(yáng)內(nèi)部核反應(yīng)產(chǎn)生大量中微子，每秒鐘通過(guò)我們眼睛的中微子數(shù)以十億計(jì)。大多數(shù)粒子物理和核物理過(guò)程都伴隨著中微子的產(chǎn)生，例如核反應(yīng)堆發(fā)電（核裂變）、太陽(yáng)發(fā)光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發(fā)等等玻色子,三、夸克模型,夸克是強(qiáng)子的基本組分所有的中子都是由三個(gè)夸克組成的，質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。,1995美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了頂夸克(TopQuark)的存在,夸克有6種；上夸克，下夸克，奇異夸克，粲夸克，底夸克，頂夸克。所帶電荷是元電荷的2/3或-1/3每種夸克都有對(duì)應(yīng)的反夸克,宇宙從何而來(lái)？,大爆炸理論(TheBigBangTheory)宇宙從一個(gè)“奇點(diǎn)”爆炸產(chǎn)生,大爆炸是在無(wú)限的宇宙各處同時(shí)產(chǎn)生時(shí)間的零點(diǎn),四、宇宙的演化,微觀世界里的粒子物理、量子理論，與研究宇宙的理論竟然相互溝通支撐。格拉肖說(shuō)：隱藏在原子內(nèi)心的，是宇宙結(jié)構(gòu)的秘密。,早在1929年，埃德溫哈勃作出了一個(gè)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即不管你往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠近。事實(shí)上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個(gè)叫做大爆炸的時(shí)刻，當(dāng)時(shí)宇宙無(wú)限緊密。,大爆炸宇宙論,1950年前后，伽莫夫第一個(gè)建立了熱大爆炸的觀念。這個(gè)創(chuàng)生宇宙的大爆炸不是習(xí)見(jiàn)于地球上發(fā)生在一個(gè)確定的點(diǎn)，然后向四周的空氣傳播開(kāi)去的那種爆炸，而是一種在各處同時(shí)發(fā)生，從一開(kāi)時(shí)就充滿(mǎn)整個(gè)空間的那種爆炸，爆炸中每一個(gè)粒子都離開(kāi)其它每一個(gè)粒子飛奔。事實(shí)上應(yīng)該理解為空間的急劇膨脹。整個(gè)空間可以指的是整個(gè)無(wú)限的宇宙，或者指的是一個(gè)就象球面一樣能彎曲地回到原來(lái)位置的有限宇宙。,根據(jù)大爆炸宇宙論，甚早期的宇宙是一大片由微觀粒子構(gòu)成的均勻氣體，溫度極高，密度極大，且以很大的速率膨脹著。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統(tǒng)一的溫度是當(dāng)時(shí)宇宙狀態(tài)的重要標(biāo)志，因而稱(chēng)宇宙溫度。氣體的絕熱膨脹將使溫度降低，使得原子核、原子乃至恒星系統(tǒng)得以相繼出現(xiàn)。,從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來(lái)，通過(guò)幾十年的努力，宇宙學(xué)家們?yōu)槲覀児串?huà)出這樣一部宇宙歷史：大爆炸開(kāi)始時(shí)150200億年前，極小體積，極高密度，極高溫度。大爆炸后10-43秒宇宙從量子背景出現(xiàn)。大爆炸后10-35秒同一場(chǎng)分解為強(qiáng)力、電弱力和引力。大爆炸后10-5秒10萬(wàn)億度，質(zhì)子和中子形成。大爆炸后0.01秒1000億度，光子、電子、中微子為主，質(zhì)子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。,大爆炸后0.1秒后300億度，中子質(zhì)子比從1.0下降到0.61。大爆炸后1秒后100億度，中微子向外逃逸，正負(fù)電子湮沒(méi)反應(yīng)出現(xiàn)，核力尚不足束縛中子和質(zhì)子。大爆炸后13.8秒后30億度，氘、氦類(lèi)穩(wěn)定原子核（化學(xué)元素）形成。大爆炸后35分鐘后3億度，核過(guò)程停止，尚不能形成中性原子。大爆炸后30萬(wàn)年后3000度，化